【算法】【优选算法】BFS 解决边权相同最短路问题
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一、1926.迷宫中离⼊⼝最近的出⼝
题目链接：1926.迷宫中离⼊⼝最近的出⼝
题目描述：
题目解析：
- 给我们一个字符数组 + 表示墙，. 表示路。
- 求给我们的起始坐标，上下左右走到边界最短的距离。
- 没路出去返回-1，刚开始的起点不算距离。
解题思路：
- 使用层序遍历，从给我们的起点开始，
- 每一次都将队列中的元素全部取出，相当于进了一步。
- 直到没路可走，或者走到边界。
- 使用一个相同大小的标记数组，将走过的路和墙标记。标记过的下标不入队。
解题代码：
时间复杂度：O(M*N) 空间复杂度：O(M*N)classSolution{int[] dx ={1,-1,0,0};int[] dy ={0,0,1,-1};boolean[][] flag;int m, n;publicintnearestExit(char[][] maze,int[] entrance){ m = maze.length; n = maze[0].length; flag =newboolean[m][n];for(int i =0; i < m; i++){for(int j =0; j < n; j++){if(maze[i][j]=='+'){ flag[i][j]=true;}}}Queue<int[]> queue =newLinkedList<>(); queue.add(newint[]{entrance[0], entrance[1]}); flag[entrance[0]][entrance[1]]=true;int length =0;while(!queue.isEmpty()){ length++;int size = queue.size();//将这一层元素出完for(int i =0; i < size; i++){int[] arr = queue.poll();//层序遍历入队for(int j =0; j <4; j++){int x = dx[j]+ arr[0];int y = dy[j]+ arr[1];if( x >=0&& x < m && y >=0&& y < n && maze[x][y]=='.'&&!flag[x][y]){//结束条件if(x ==0|| x == m -1|| y ==0|| y == n -1){return length;}System.out.println(x +" "+y +" 入队"+length); queue.add(newint[]{x,y}); flag[x][y]=true;}}}}return-1;}}二、433. 最⼩基因变化
题目链接：433. 最⼩基因变化
题目描述：
题目解析：
- 给我们一个起始字符串start和最终字符串end，长度固定为8
- 起始字符串每一次可以变化一个字符，并且变化后的字符串必须属于bank字符串数组中的值
- 求最短从start变成end的次数。
解题思路：
- 我们将起始的字符串中的字符，每一个字符都有四个突变选择，层序遍历每一种突变的可能，符合条件（包含在基因库，突变过后是全新未突变过得到的），直到与最后end相同为止。
- 我们需要使用两个hash表，一个记录每个符合条件的突变结果，一个记录基因库好实行对比。
- 我们顺序遍历起始字符串，每一次队列中的元素，相当于突变一次可以达到的结果，每次将队列中的元素出完，出一次就相当于进行一次实际突变。
- 当最终的end字符串不在基因库，或者进行突变完了（队列空了），还没有找到结果，就返回-1。
解题代码：
//时间复杂度：O(N)//空间复杂度：O(N)classSolution{publicintminMutation(String startGene,String endGene,String[] bank){Set<String> flag =newHashSet<>();//标记改变过的基因Set<String> hash =newHashSet<>();//记录基因库bank元素for(String s : bank) hash.add(s);System.out.println(hash.toString());//end基因无效if(!hash.contains(endGene))return-1;Queue<String> queue =newLinkedList<>(); queue.add(startGene); flag.add(startGene);int length =0;char[] change ={'A','C','G','T'};while(!queue.isEmpty()){int size = queue.size(); length++;//层序遍历for(int i =0; i < size; i++){String t = queue.poll();//遍历字符串的字符，一一突变for(int j =0; j <8; j++){char[] tmp = t.toCharArray();//突变for(int k =0; k <4; k++){ tmp[j]= change[k];String next =newString(tmp);//入队条件if(hash.contains(next)&&!flag.contains(next)){ queue.add(next); flag.add(next);}//结束条件if(next.equals(endGene))return length;}}}}return-1;}}三、127. 单词接⻰
题目链接：127. 单词接⻰
题目描述：
题目解析：
- 给我们一个起始单词beginWord和一个结束单词endWord，和一个字典wordList
- 我们一次变化一个字母，使beginWord 变到 endWord，并且每一次变化后单词必须在 wordList 中
解题思路：
- 跟上一题一模一样，只不过变化是26个小写字母
解题代码：
//时间复杂度：O(N)//空间复杂度：O(N)classSolution{publicintladderLength(String beginWord,String endWord,List<String> wordList){Set<String> hash =newHashSet<>();for(String s : wordList) hash.add(s);//endWord不在字典if(!hash.contains(endWord))return0;//标记表Set<String> flag =newHashSet<>(); flag.add(beginWord);//队列Queue<String> queue =newLinkedList<>(); queue.add(beginWord);int ret =1;while(!queue.isEmpty()){int size = queue.size(); ret++;for(int k =0; k < size; k++){String s = queue.poll();for(int i =0; i < s.length(); i++){char[] tmp = s.toCharArray();//26个字母for(char j ='a'; j <='z'; j++){ tmp[i]= j;//入队条件String string =newString(tmp);if(hash.contains(string)&&!flag.contains(string)){System.out.println(string); queue.add(string); flag.add(string);}//结束条件if(string.equals(endWord))return ret;}}}}return0;}}四、675. 为⾼尔夫⽐赛砍树
题目链接：675. 为⾼尔夫⽐赛砍树
题目描述：
题目解析：
- 给我们一个数组，让我们从根据数组值的大小依次砍树，0代表墙，1代表地面
- 让我们计算一次砍树，我们需要走的最短路径
解题思路：
- 我们先将怎么砍树记录出来，将数组中大于0的值，按数组值从小到大排序，将他们的下标存入一个数组中；
- 然后该数组中每一个前面元素（起始）到后元素（结尾）都相当于求一次最短路径
- 注意第一次是坐标（0,0）起始，因此当第二个坐标是代表地面的时候，我们就要跳过这一次。例如：[[1,2,3],[0,0,4],[7,6,5]]这个数组。
解题代码：
//时间复杂度：O(N)//空间复杂度：O(N)classSolution{int[] dx ={1,-1,0,0};int[] dy ={0,0,1,-1};int m, n;publicintcutOffTree(List<List<Integer>> forest){ m = forest.size(); n = forest.get(0).size();//找出砍树的顺序，根据树的大小排序List<int[]> trees =newArrayList<>();for(int i =0; i < m; i++){for(int j =0; j < n; j++){if(forest.get(i).get(j)>0) trees.add(newint[]{i,j});}}//排序Collections.sort(trees,(a,b)->{return forest.get(a[0]).get(a[1])- forest.get(b[0]).get(b[1]);});int ret =0;int beginX =0;int beginY =0;//标记数组for(int[] tree : trees){int endX = tree[0];int endY = tree[1];int tep =0;//下一步是地面if(forest.get(endX).get(endY)==1)continue; tep =bfs(forest,beginX,beginY,endX,endY);if(tep ==-1)return-1; ret += tep; beginX = endX; beginY = endY;}return ret;}//ab代表下一棵砍的坐标，xy表示当前的位置publicintbfs(List<List<Integer>> forest,int beginX,int beginY,int endX,int endY){//当前就是要砍的树if((beginX == endX && beginY == endY))return0;//标记数组，走过的路boolean[][] flag =newboolean[m][n];int tep =0;Queue<int[]> queue =newLinkedList<>(); queue.add(newint[]{beginX,beginY}); flag[beginX][beginY]=true;//bfswhile(!queue.isEmpty()){int size = queue.size(); tep++;while(size --!=0){int[] arr = queue.poll();int nx,ny;for(int i =0; i <4; i++){ nx = arr[0]+ dx[i]; ny = arr[1]+ dy[i];//入队条件if(nx >=0&& nx < m && ny >=0&& ny < n &&!flag[nx][ny]&& forest.get(nx).get(ny)!=0){ queue.add(newint[]{nx,ny}); flag[nx][ny]=true;//到了if(nx == endX && ny == endY)return tep;}}}}return-1;}}